影響酚醛樹脂合成的因素

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【天地陽光資訊:】

酚醛樹脂的合成主要受醛與酚的化學結構、催化劑的種類及用量、反應體系的pH值等影響。

(1)酚類官能度的影響官能度是指某化合物在化學反應中所具備的活性部位的數目。由于酚與醛的反應是親核加成反應,反應中酚為親核試劑,因此,隨著苯環上取代基的數目、種類及取代部位的不同,酚類的官能度可以為3、2、1、0,具有3官能度的酚可以形成體型聚合物,而單官能度的酚則不能進行縮聚反應,常見的3官能度的酚有*、*,3,5一二甲*,2,6一二甲*等。

(2)酚類取代基對反應速度的影響苯環上的取代基種類對反應速度有很大影響,取代基為供電基(如甲基、乙基、羥基、氨基等)則反應速度加快,取代基為吸電子基(如硝基、氰基等)則反應速度變慢。

酚類與甲醛的反應能力與反應速度和甲基在苯環上的位置和數量有關。表4-2列出了不同酚與甲醛的反應能力。

表4-2不同酚與甲醛的反應能力

酚的種類

反應速度常數

相對反應能力

3,5-二甲酚

0.0630

7.77

間甲酚

0.0233

2.87

2,3,5-*酚

0.0121

1.49

*

0.00811

1.00

3,4-二甲酚

0.00673

0.83

2,5-二甲酚

0.00570

0.70

對甲酚

0.00287

0.35

鄰甲酚

0.00211

0.26

2,6-二甲酚

0.00130

0.16

從表中可以看出,間甲酚的反應能力是*的2.87倍,3,5一二甲酚的反應能力是*的7.77倍。取代基在苯環上的位置不同,對反應速度也有影響,例如,3,5一二甲酚的反應能力是2,5一二甲酚的11倍,是2,6一二甲酚的49倍。另外,取代基的體積及相對取代位置所形成的空間位阻也影響反應速度,它們使反應變得困難。

(3)*與甲醛物質的量比的影響從酚醛樹脂的分子結構可以看出,生產熱固酚醛樹脂時,酚醛物質的量比一定小于1,若大于1則因不能產生足夠的羥甲基而致使縮聚反應無法進行到底。

物質的量比為1時,只能生成線型樹脂。

物質的量比小于0.5,則可縮聚成體型樹脂??傊?,醛的物質的量要比酚的大,醛的物質的量越大,則固化速度越快,樹脂的交聯程度越大;用量過大,會因固化太快而使樹脂的黏度下降。

(4)反應介質pH值的影響*與甲醛在不同pH值介質中反應的機理及生成物結構與性能均不相同。理論與實踐證明,pH值小于7有利于親核加成,pH值大于7則有利于縮合反應,即堿性條件下加成比縮合快,酸性條件下縮合比加成快。在酸或堿性條件下的反應機理。

從其反應機理可以看出,在堿性條件下,生成的活性很強的酚氧離子很快與甲醛反應生成羥甲酚,繼而生成多羥甲酚。在酸性條件下,生成的羥甲酚則因很快變成苯甲碳正離子而迅速縮聚成樹脂。顯然堿性條件下由于多羥甲酚的生成,導致zui后縮聚產生為體型結構,而酸性條件下則因生成的單羥甲基酚很快發生了縮合而主要得到線型產物。

(5)催化劑與反應產物的關系催化劑與反應產物的關系比較密切,酸性催化劑(HCl,H2sO4,PhSO3H等)與堿性催化劑[NH3·H20,Na(OH,Ba(OH)2等]的使用將分別得到線型與體型樹脂,有些催化劑本身可能加入到分子鏈中去,如氨水催化時可生成以下結構的樹脂。

有些能與酚或醛絡合的金屬離子催化劑,可使產物具有專一性的結構,

標簽: 酚醛樹脂   因素

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